Raybestos Powertrain

发布时间:2012-03-27

Raybestos Powertrain,作为一家世界交通工业全球动力系统摩擦材料产品OEM供应商,有史以来一直不断地坚持创新并持续受到好评,我们以这样历史遗产而自豪并持续对其丰富和增加。自1938年我们开始向OEM提供产品,此后我们一直专注于这一核心业务,致力于不断拓展和光大我们的专业人才和技术资产。

我们拥有全系列的实验设施,经验丰富的工程师,增强的初始样件虚拟模型能力,以及超过70年的关于变速箱使用的湿式摩擦材料的设计制造经验。我们与OEM及变速箱制造商全面密切协作,实验开发满足今天全球运输行业传动系市场竞争要求的工程化的产品。

Raybestos Powertrain坚持不懈地开发和改进我们对于摩擦离合器和制动器进行热机过程仿真的方法,虚拟模型提供了在系统中对于多种因素关键交互作用的独特的洞察力,因此能够有助于找到最佳的系统方案。这是加速开发进程、减少时间和费用并激励创新的有效途径。我们使用这一方法来支持高度工程化的PDK单元中的双离合器变速箱的开发,PDK被用于高技术等级的多种保时捷品牌的车辆,比如911 和Panamera。

我们先进的离合器和制动器的有限元分析为我们的客人在设计阶段提供了有力支持,比如:

  • 对于潜在的不稳定因素如热点、压力集中点及热集中点的探测。
  • 对于应用条件下最佳离合器、制动器结构方案的选择。
  • 应用条件下最合适的摩擦材料的选择。
  • 尺寸的优化
  • 将离合器在有害条件下运行最小化的控制策略
  • 油槽的设计和控制热行为的流体流量的确定。

Raybestos Powertrain研发了有效的、创新的设计方案来减缓热点、过度磨损、釉化、锥形形变和扭曲形变。例如,这些方案之一即由新式的单面片组成的离合器。这些方案结合我们为适应使用条件而特选的、并经我们内部生产控制的摩擦材料,加之尺寸的优化,组成了强健、耐用和可靠的离合器/制动器系统,这些应用包括了:

  • 换挡离合器
  • 湿式轮式制动器
  • 双离合器变速箱离合器
  • 启动离合器
  • 限滑差速器离合器
  • 驱动桥离合器

模型工具对于新摩擦材料的开发也同样重要。它帮助我们理解热机过程的本质从而确定材料最重要的热物理特性。一些材料开发所需要的重要质量和数量特性是使用这种办法来阐述的。

我们使用先进的计算工具:

  • 自1996年起我们使用FE代码的Abaqus/SIMULIA,这一代码是用户子程序增强型的,它与大量的Raybestos Powertrain的专门技术相结合,用来定义关键的接触交互作用、材料特性和运行条件。
  • Matlab中的MTN内部代码用来预测在短暂的切合期间热点的发展情况;与FE特征值分析相结合来提供基于模态叠加的快速方案。
  • 第三方软件用来提供在离合器、制动器在三维几何体中热点的临界条件预测。

实验鉴定是模型开发的一个重要部分。实验设备例如SAE2#实验机就被用于验证和精炼模型以确保它们的高可靠性。模型的预测同样也被用来与大量的不同应用的现场数据相比对。这一输入总是被仔细地分析并成为模型验证的一个不可分割的部分。

在构建离合器、制动器系统的特性之外,我们还研究流体的冷却效果。这包括了与一家著名大学的联合研究以通过计算流体动力学(CFD)的运用来预测流体中的热传导。CFD的分析结果最近已经被结合到离合器、制动器的FE结构分析中,这是通过对离合器的热弹性过程与油槽中流动的流体热效果的协同仿真而实现的。我们用这样的办法来了解这些非常重要而又非常复杂的交互作用。

成功地进行先进模型分析需要强健的计算工具和熟练的分析经验。同时我们也了解到对于被塑造的问题的物理理解的重要性,而这也许正是我们专业技术中最为关键的成份。这种理解来源于仿真结果与实验数据对比的结果验证。在这一过程中我们体会到对于模型的可靠性来说,一些表面上不起眼的假设是多么地关键,比如像那些热接触的交互作用或边界条件。我们也了解了在复杂模型中的许多不确定的可能参量并制定了使其最小化的策略从而获得最可靠的结果。

模型是经过12年紧张的建模,计算机编码开发和实验测试等工作,由具有丰富经验的团队开发成的。这一成果同样得益于与两所知名大学的杰出的团队的合作。此外还得益于与Abaqus/SIMULIA工程师的合作。

模型研究中获得的问题、途径和方案

  1. 离合器设计的完整性和最佳的离合器包配置:实践中,大量的离合器、制动器的问题来源于结构特点;举几个例子,比如背板或压板的柔性过大、不利的支撑形式、所谓指状活塞的应用等;某些结构特点带来包括不均匀的接触压力分布并产生局部高温和热应力的后果;最终,它们经常导致摩擦材料的釉化和摩擦系数的退化、材料的过度磨损和破裂、对偶片及摩擦盘的扭曲和锥形形变。模型帮助我们定义这些问题、定义可能的对策。这些对策可能包括消散一些离合器包内的热机交互作用,并且这些对策经常是通过一些相当简单和经济的方法来实现的。在一个案例中,我们通过对原OEM设计的单面离合器片的简单换向和背板的轻微改动就令人吃惊的实现了50%热应力的减少。需要注意的是:在许多情况下,获得性能和能力的显著改善是无成本的,或者通过减少盘片的数量、使用低成本的摩擦材料甚至实现了成本降低的。我们的一些这类的改进已经获得了美国专利。
  2. 摩擦材料的类型和基准尺寸:不同使用条件需要不同特性的摩擦材料。例如:在高速条件下摩擦材料应该具有高柔韧性以避免热点发生,而高压条件则要求更硬的材料、更高的机械强度。实施这些规则的挑战有些是很明显的,即如何进行特定的量化的材料推荐?这意味着要确定材料柔韧度的可测量的参数并据此来挑选最适用于应用条件的材料。同样的,有时候有的推荐需要凭经验、有的推荐是根据对离合器、制动器上所发生的复杂过程的深度分析。比如摩擦材料的热传导,在实际的应用的一些热传递模式中它扮演的是次要角色而在其他模式中则是非常重要的。那么,要解决的问题就是确定在特定应用的条件下哪种模式的热传递是最为关键的以及导热系数的实际意义。我们的模型回答了大部分这样的问题;与材料特性同样重要的是基本尺寸。首先,摩擦材料必须具备充分的厚度以便为离合器包提供必要的柔顺度,其次,其他尺寸比如对偶钢片的厚度也是非常重要的。因此,建模的目的是确定最优化的基本尺寸和材料特性的组合。
  3. 离合器切合控制:显而易见,在离合器、制动器上的总能量和瞬时功率主要影响极限温度和应力。进一步说,我们的模型还展示了同样重要的其他因素。在给定的能量和功率下,切合初期的运行条件至关重要。我们已经通过客户的应用证实,在某些情况下,通过对离合器切合初期的适当调整可以有效地减缓热点发生。我们最近的建模工作包括了离合器控制对于热效应的影响并着眼于建立量化的措施、工程设计约束目标的优化和离合器系统控制

从我们上述的能力和经过验证的理解你能看到,Raybestos Powertrain 具有与客户密切合作所需的经验、知识和深刻的理解,能够从高度专业和优化的设计的角度开发产品来满足客人对于传动系摩擦产品的要求。